휴대폰을 고속충전 할 때에 일반충전기보다 휴대폰-충전기 사이의 전압차이를 늘리는 원리인가요?? 그리고 일반충전기보다 몇 배는 강한 전류가 흐를 텐데 휴대폰에 전류를 전달하는 회로선이 타버린다던가 무리가 가서 수명이 줄어든다던가 하지 않나요? 고속충전기의 원리가 궁금합니다.
고속충전기의 원리 알려주세요
고속충전기의 가장 핵심적인 원리만 간단히 말씀드리겠습니다. 나머지 기술적인 내용들은 여기에 살을 갖다 붙인 것입니다.
먼저 고속충전기가 나타난 가장 큰 이유는 스마트폰들이 가면 갈수록 배터리 용량이 커졌기 때문입니다. 쉽게 말씀드리면 1000mAh 배터리를 장착하고 1시간 30분이면 충전이 완료되는 스마트폰이 초창기라면 지금 스마트폰은 3000mAh 배터리를 장착하고 충전시간은 그대로 1시간 30분이어야 한다는 것입니다.
스마트폰이 고사양이 되고 크기도 커지면서 배터리는 2,3배 늘어나는데 비해 충전시간은 거의 그대로입니다. 만약 배터리가 3배 늘어났다고 충전시간이 3배가 된다면 누가 그 스마트폰을 살까요?
이것이 고속충전기가 필요해진 이유입니다.
고속충전기와 일반충전기의 충전원리는 다음과 같습니다. 예를 들면, 1000mAh의 리튬이온 배터리를 장착한 스마트폰이 있습니다. 이 배터리를 전압(V)과 전류(I)의 곱인 용량(P)으로 나타내면 다음과 같습니다. 3.7V x 1A= 3.7Wh 즉 1000mAh의 배터리는 정격전압 일 때의 용량으로 표시하면 3.7Wh입니다. 마찬가지로 3000mAh의 배터리는 3.7V x 3A = 11.1Wh입니다.
이 배터리를 일반충전기와 고속충전기로 충전시켜 보겠습니다.
일반충전기는 충전전압이 5V이며 1A의 충전전류로 배터리를 충전한다고 했을 때 충전기의 충전용량은 5V x 1A = 5W입니다. 이 일반충전기로 위의 1000mAh(3.7Wh) 배터리를 충전한다고 하면, 3.7Wh/5W = 0.74h(hour) = 44.4분 걸립니다., 즉 1000mAh 배터리를 일반 5W 유선충전기로 충전하면 44.4분 걸립니다. 3000mAh(11.1Wh)를 동일하게 충전하면 11.1Wh/5W = 2.22h = 2시간 13분 걸립니다.
고속충전기는 충전전압을 5V가 아닌 9V로 올려 충전합니다. 전압을 9V로 올렸지만 충전전류는 그대로 1A가 흐른다고 했을 때 충전기의 충전용량은 9V x 1A = 9W입니다. 이 고속충전기로 위의 1000mAh(3.7Wh) 배터리를 충전한다고 하면 3.7Wh/9W = 0.41h =41분, 즉 1000mAh 배터리를 9W 고속충전기로 충전하면 41분 걸립니다. 3000mAh(11.1Wh)를 동일하게 충전하면 11.1Wh/9W = 1.23h = 1시간 13분 걸립니다.
정리하자면, 1000mAh 배터리를 5W 유선충전기로 충전하면 44분 / 9W 고속충전기로 충전하면 41분 걸린다(차이가 3분으로 작다). 3000mAh 배터리를 5W 유선충전기로 충전하면 2시간 13분 / 9W 고속충전기로 충전하면 1시간 13분 걸린다( 차이가 1시간으로 크다).
같은 전류(1A)로 충전한다고 했을 때 충전 전압을 올리면(5V -> 9V) 더 빨리 충전할 수 있습니다. 이것이 고속충전기의 원리입니다. 물론 더 큰 충전전류로 충전할 수도 있지만 전류를 증가시키는 것은 열 발생 및 대전류에 견디는 부품 개발등이 어렵기 때문에 상대적으로 쉬운 전압을 올려서 더 빠르게 충전하는 방법을 사용하고 있습니다.
참고로 배터리 용량이 무지막지하게 큰 탭들이나 보조배터리들은 12V 혹은 20V로 충전하는 제품들도 있습니다. 그렇지만 스마트폰은 배터리 용량 대비 충전 안정성을 중요시 함으로 모두 9V로만 충전합니다. 갤럭시나 아이폰, LG 할 것 없이 모두 9V로 충전합니다.
위 배터리 용량 계산은 실제로는 배터리 전압 LOW(3.2V), 정격(3.7V), 만충(4.2V)에 따라 변합니다. 따라서 총전력량도 변하므로 이에 맞춰 계산하는 것이 정확하지만 이해하시기 쉽게 3.7V 고정 전압으로 계산했습니다.
댓글 개